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基于多光譜成像與紅外熱成像技術(shù)的作物表型、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用方案

瀏覽次數(shù):3662 發(fā)布日期:2019-10-14  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)
    在全球變暖與水資源枯竭的背景下,作物冠層葉綠素效率、水分有效利用與水分脅迫成為作物表型分析、遺傳育種、灌溉管理等重要的研究課題。易科泰生態(tài)技術(shù)公司以自主研發(fā)的EcoDrone無人機(jī)遙感技術(shù)為基礎(chǔ),引進(jìn)國際先進(jìn)的多光譜及紅外熱成像技術(shù),為作物表型及精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究提供全新的應(yīng)用方案。
    易科泰公司憑借多年在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域儀器技術(shù)研發(fā)集成及推廣經(jīng)驗(yàn),結(jié)合多光譜成像及紅外熱成像技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),率先將其引入EcoDrone專業(yè)無人機(jī)遙感平臺(tái)和陸基作物表型測(cè)量監(jiān)測(cè)平臺(tái),通過選配多光譜、紅外熱成像、高光譜及葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù),并配合土壤水分、空氣溫濕度、莖流等監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),組成完整的陸空雙基作物數(shù)字化系統(tǒng),從而使精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究手段由事后分析評(píng)價(jià)階段轉(zhuǎn)為事中控制及事先預(yù)防階段,為野外大田作物表型研究、水分脅迫監(jiān)測(cè)、產(chǎn)量預(yù)估、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)及指導(dǎo)灌溉等方面,提供方便、快速、一體化的解決方案。

EcoDrone專業(yè)無人機(jī)遙感平臺(tái)
1.1 UAS-4輕便型無人機(jī)
主要特點(diǎn):
  • 自主研發(fā)4旋翼便攜型專業(yè)無人機(jī)平臺(tái)(專利號(hào)ZL 2016 2 1103365.8),榮獲第24屆中國楊凌農(nóng)業(yè)高新科技成果博覽會(huì)“后稷獎(jiǎng)”
  • 空機(jī)懸停時(shí)間達(dá)高60分鐘,有效作業(yè)時(shí)間可達(dá)50分鐘以上
  • 具備信號(hào)干擾保護(hù),故障保護(hù),低電壓自動(dòng)保護(hù),一鍵自動(dòng)返航降落功能
  • 標(biāo)配高清RGB鏡頭實(shí)時(shí)圖像回傳,飛行現(xiàn)場(chǎng)盡收眼底。
  • 模塊式設(shè)計(jì)、強(qiáng)大的可擴(kuò)展性能和兼容性,可自由隨時(shí)隨地更換監(jiān)測(cè)設(shè)備、滿足各種野外監(jiān)測(cè)要求,可同時(shí)搭載2種不同的監(jiān)測(cè)設(shè)備如高清RGB相機(jī)、紅外熱成像和多光譜相機(jī)等
  • 可選配RGB鏡頭、多光譜鏡頭、NDVI鏡頭、紅外熱成像鏡頭、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊等
  • 全方位頂尖專家支持,包括無人機(jī)專家、光譜遙感專家、生態(tài)環(huán)境專家等
  • 專業(yè)無人機(jī)遙感技術(shù)支持、培訓(xùn)
主要技術(shù)指標(biāo):
  • 裸機(jī)重量1850g,標(biāo)配起飛重量4600g(包括電池、云臺(tái)、鏡頭),最大起飛重量8000g
  • 外形尺寸:916mm x 916mm x 220mm(螺旋槳及支架等展開),對(duì)稱軸距650mm
  • 抗風(fēng)能力:5級(jí)(8m/s 、28.8km/h)
  • 抗雨能力:在小雨天氣可執(zhí)行作業(yè)任務(wù),但是不推薦雨天作業(yè)
  • 高精度GPS模塊,支持GPS/北斗雙模
  • 具備航點(diǎn)導(dǎo)航、定點(diǎn)、懸停、定高、航線、區(qū)域覆蓋、環(huán)繞及跟隨(follow-me模式,需地面站支持)等飛行模式,具備“黑匣子”功能模塊等
  • 遙控器:工作頻率840MHz,通道數(shù)10,發(fā)射功率(EIRP)FCC 100 dBm,控制距離5km(無干擾環(huán)境下可達(dá)15km)
  • 在線圖傳(FPV接收):工作頻段5.8G,支持DVR黑匣子功能,最大距離5km
  • 地面站軟件(筆記本電腦用戶自備):一站式智能軟件系統(tǒng),具備飛行監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置、語音報(bào)讀功能,內(nèi)嵌地形地貌數(shù)據(jù),全自動(dòng)規(guī)劃航線,支持一鍵返航
1.2 UAS-8 多光譜與紅外熱成像無人機(jī)遙感平臺(tái)
主要特點(diǎn):
  • 自主研發(fā)8旋翼多功能無人機(jī)平臺(tái),適應(yīng)高海拔、低氣壓等復(fù)雜嚴(yán)苛環(huán)境,海拔5000m以上高原地區(qū)可安全作業(yè)。
  • 強(qiáng)大的可擴(kuò)展性能和兼容性,最多可同時(shí)搭載3種不同傳感器,實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。
  • 一次飛行可同時(shí)搭載10通道雙機(jī)多光譜成像系統(tǒng)、雙光紅外熱成像及RGB相機(jī),同步獲取10通道多光譜數(shù)據(jù)、紅外熱成像數(shù)據(jù)、RGB彩色影像,真正做到事半功倍。
  • 可選配RGB鏡頭、多光譜鏡頭、高光譜鏡頭、3D LiDAR傳感器、NDVI專業(yè)鏡頭、紅外熱成像鏡頭、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。
  • 采用開源框架,集成自主雙機(jī)熱備份飛控,多重保護(hù)確保飛行安全。
  • 全方位頂尖專家支持,包括無人機(jī)專家、遙感專家、生態(tài)環(huán)境專家等。
 
主要技術(shù)指標(biāo):
  • 最大起飛重量16Kg,有效載荷6Kg。
  • 最大懸停時(shí)間: 50min(無負(fù)載),40min(負(fù)載1.5kg)。
  • 抗風(fēng)性能:5級(jí)風(fēng)可安全飛行(10m/s)、瞬間可承受6級(jí)風(fēng)(13m/s)。
  • 抗雨能力:小雨天氣可執(zhí)行作業(yè)任務(wù),但是不推薦雨天作業(yè)。
  • 標(biāo)配高清RGB鏡頭實(shí)時(shí)圖像回傳,飛行現(xiàn)場(chǎng)盡收眼底。
  • 遙控器工作頻率:840MHz,最大通信距離(無干擾、無阻擋):≥15km
  • 等效全向輻射功率(EIRP):10dBm@900M、13dBm@5.8G、20dBm@2.4G
  • 視頻輸出接口:HDMI,SDI,USB
  • 協(xié)同功能:支持多機(jī)互聯(lián)
  • 地面站軟件(筆記本電腦用戶自備):一站式智能軟件系統(tǒng),具備飛行監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置、語音報(bào)讀功能,內(nèi)嵌地形地貌數(shù)據(jù),全自動(dòng)規(guī)劃航線,支持一鍵返航
二 光譜成像傳感器技術(shù)
2.1 RedEdge-MX多光譜成像相機(jī)
RedEdge-MX相機(jī),集入射光傳感器(DLS)與GPS于一體,全身鋁合金打造,是一款美觀大氣、堅(jiān)固耐用并久經(jīng)考驗(yàn)的專業(yè)無人機(jī)載多光譜傳感器。,可無縫集成于EcoDrone UAS-4/8平臺(tái),組成即時(shí)可用的科研級(jí)無人機(jī)多光譜遙感系統(tǒng),是市場(chǎng)上最靈活、最實(shí)用的解決方案之一。
 
主要特點(diǎn):
 一次飛行可同步獲取5個(gè)窄帶光譜波段。
 高影像分辨率:120m飛行高度時(shí)分辨率可達(dá)8cm。
 SD卡存儲(chǔ)全部帶有地理位置標(biāo)簽的影像。
 直觀的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置界面,可通過Wi-Fi設(shè)置,獨(dú)立工作。
 全新鋁制機(jī)身,更耐用,更耐高溫。
 用于精確、可重復(fù)測(cè)量的經(jīng)輻射計(jì)量校準(zhǔn)的光譜成像儀。
 完全訪問原始數(shù)據(jù),可以使用多種處理分析平臺(tái)生成輸出。
應(yīng)用領(lǐng)域:
l 作物表型及精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)
l 作物長勢(shì)和農(nóng)情監(jiān)測(cè)
l 農(nóng)業(yè)災(zāi)害脅迫監(jiān)測(cè)評(píng)估
l 生態(tài)環(huán)境調(diào)查監(jiān)測(cè)
l 水資源規(guī)劃管理
l 土壤侵蝕監(jiān)測(cè)評(píng)估
l 地理信息系統(tǒng)
2.2 10通道多光譜成像系統(tǒng)
10通道多光譜成像系統(tǒng),是在RedEdge-MX基礎(chǔ)上,新增
RedEdge-MX Blue相機(jī),組成同步10通道多光譜成像解決方案,用于高級(jí)別遙感和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究。本系統(tǒng)以新的RedEdge-MX Blue為特色,在原有5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波段基礎(chǔ)上,加上一組新的濾波器,使更多、更詳細(xì)的分析成為可能,如淺水環(huán)境監(jiān)測(cè)和葉綠素效率及植物紅邊坡度的詳細(xì)分析。
主要特點(diǎn):
l 一次飛行同步獲取10通道多光譜影像,飛行作業(yè)事半功倍
l 同一無人機(jī)即可同時(shí)搭載RedEdge-MX和RedEdge-MX Blue,無需更換無人機(jī)平臺(tái)
l 結(jié)合下行光傳感器和GPS進(jìn)行流線型集成,確保精確的環(huán)境光校準(zhǔn)
l 雙機(jī)共用一套DLS和GPS,節(jié)省成本和重量的同時(shí),確保雙機(jī)同時(shí)、同步、同光線
l 可與EcoDrone UAS-4/8無人機(jī)平臺(tái)組成即飛即用(Ready-to-fly)系統(tǒng)
l 配備固定支架和快速安裝連接器,可兼容DJI等無人機(jī)平臺(tái)
l 利用新增的海岸藍(lán)色波段監(jiān)測(cè)淺水環(huán)境(氣溶膠、浮質(zhì)等)
l 利用新增的紅、綠及兩個(gè)紅邊波段詳細(xì)分析葉綠素效率或紅邊坡度
l 兩相機(jī)波段可任意互換使用,允許用戶創(chuàng)建多種新的指數(shù)模型及詳細(xì)分析
 
技術(shù)參數(shù):
重量 508.8g(含兩個(gè)傳感器、雙機(jī)安裝板、DLS2、線纜)
尺寸 8.7cm×12.3cm×7.6cm
電源 4.2-18.8V DC
光譜波段 海岸藍(lán)(444,28)、綠(531,14)、紅(650,16)、紅邊(705,10)、紅邊(740,18)
藍(lán)(475,32)、綠(560,27)、紅(668,14)、紅邊(717,12)、近紅外(842,57)
RGB輸出 3.6MP(全局快門,所有波段均對(duì)齊)
分辨率 1280×960(單波段1.2MP)
地面采樣間隔 8cm/像素(120m相對(duì)高度)
拍攝速率 1秒/次,全部波段
接口 串口通訊,10/100/1000以太網(wǎng),可移除Wi-Fi,外部觸發(fā),GPS,SDHC
視場(chǎng)角 47.2°
觸發(fā)選項(xiàng) 定時(shí)模式、重疊模式、外部觸發(fā)模式、人工觸發(fā)模式
溫度 0-40℃環(huán)境(無氣流);0-50℃環(huán)境(氣流>0.5m/s)
套裝內(nèi)容 RedEdge-MX傳感器、RedEdge-MX Blue傳感器、鏡頭保護(hù)蓋、反射校準(zhǔn)板、DLS及GPS、線纜、安裝螺絲、快速轉(zhuǎn)接板、硬質(zhì)運(yùn)輸箱
 
應(yīng)用領(lǐng)域:
l 作物表型及精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)
l 作物長勢(shì)和農(nóng)情監(jiān)測(cè)
l 農(nóng)業(yè)災(zāi)害脅迫監(jiān)測(cè)
l 生態(tài)環(huán)境調(diào)查監(jiān)測(cè)
l 淺水環(huán)境監(jiān)測(cè)
l 植物葉綠素效率評(píng)估
2.3 WIRIS ProSc高精度紅外熱成像系統(tǒng)
——擁有超高的溫度靈敏度和精度、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)和軟件分析技術(shù)支持
WIRIS ProSc是一款先進(jìn)的熱成像相機(jī),適用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、作物表型研究、森林管理、景觀生態(tài)、環(huán)境及氣候變化研究、建筑結(jié)構(gòu)研究(大壩、煙囪、橋梁)、地質(zhì)、考古等復(fù)雜嚴(yán)苛、最具挑戰(zhàn)性的應(yīng)用領(lǐng)域。
主要特點(diǎn):
Ø 具備超紅外分辨率功能:可達(dá)1280×1024像素
Ø RGB鏡頭具備全高清畫質(zhì)(1920×1080像素)分辨率,并提供了無與倫比的光學(xué)變焦功能,最高可達(dá)10倍變焦,遠(yuǎn)距離成像清晰可辯。
Ø 獨(dú)一無二的256GB SSD數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
Ø 提供可用于開發(fā)自定義應(yīng)用程序的SDK工具包
Ø 超高的熱靈敏度(<30mk)
Ø 真正的低溫漂移(即使長航時(shí)作業(yè))
Ø 具有極高均勻性的熱圖
Ø 特殊氣候室中精確校準(zhǔn),無論在測(cè)量不同溫度,還是在不同工作溫度下的測(cè)量,均達(dá)到了無與倫比的精度:±2°C或±2%。
   
2.4 WIRIS Agro作物水分脅迫成像測(cè)量系統(tǒng)
——實(shí)時(shí)CWSI測(cè)量及生物量覆蓋評(píng)估,空陸雙基兩用的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究利器
主要特點(diǎn):
水狀況監(jiān)測(cè)-監(jiān)測(cè)水分脅迫:
作物在生長季節(jié)的缺水狀況。無論作物是否灌溉。特殊彩色地圖“Crop”和“CropStep”可用。
實(shí)時(shí)可視化顯示大田及作物自身水分分布狀況。
灌溉管理:
灌溉系統(tǒng)優(yōu)化既包括確定合適的土壤傳感器位置,也包括結(jié)構(gòu)優(yōu)化。特殊彩色地圖“Water”和“WaterStep”可用。實(shí)時(shí)可視化顯示需要灌溉或無需灌溉的大田作物分布狀況。
表型研究:
不同的植物品種對(duì)可用水量敏感程度。Agro相機(jī)將幫助您確定與其他物種的植物相比,特定物種的植物處于水脅迫的頻率。
專業(yè)分析軟件-CWSI Analyzer
CWSI Analyzer是一款用于處理CWSI圖像的桌面軟件。它允許設(shè)置正確計(jì)算CWSI所需的參數(shù),包括表格和附加測(cè)量。該軟件的最大優(yōu)勢(shì)是預(yù)定義的最常見作物,能夠同時(shí)處理數(shù)數(shù)百幅圖像。
指數(shù)量化分析:
實(shí)時(shí)獲取CWSI及計(jì)算生成生物量覆蓋指數(shù),
堅(jiān)固、優(yōu)美的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):
輕質(zhì)鋁合金外殼防護(hù),為適應(yīng)工業(yè)、野外環(huán)境使用,避免相機(jī)損壞的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

 
應(yīng)用領(lǐng)域:
l 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)
l 植物干旱脅迫分析
l 土壤水分監(jiān)測(cè)保墑
l 植物表型研究
l 作物產(chǎn)量預(yù)估
l 農(nóng)業(yè)灌溉管理
l 森林資源管理
l 海洋科學(xué)研究
 
附:EcoDrone無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用案例集錦
來源:北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司
聯(lián)系電話:13718717100
E-mail:sales@eco-tech.com.cn

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